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  <title> | hill's blog</title>
  








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          <p>###　网络编程-TCP/IP</p>
<hr>
<ul>
<li>目的：从头到尾学习TCP/IP协议</li>
<li>参考学习文章来自<ul>
<li><a href="https://developer.51cto.com/art/201906/597961.htm" target="_blank" rel="noopener">https://developer.51cto.com/art/201906/597961.htm</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
<h4 id="一、TCP-IP基础"><a href="#一、TCP-IP基础" class="headerlink" title="一、TCP/IP基础"></a>一、TCP/IP基础</h4><ol>
<li><p><strong>TCP/IP的具体含义</strong></p>
<p><font size=6>“</font><code>从字面意义上讲，有人可能会认为 TCP/IP 是指 TCP 和 IP 两种协议。实际生活当中有时也确实就是指这两种协议。然而在很多情况下，它只是利用 IP进行通信时所必须用到的协议群的统称。具体来说，IP 或 ICMP、TCP 或 UDP、TELNET 或 FTP、以及 HTTP 等都属于 TCP/IP协议。他们与TCP或IP的关系紧密，是互联网必不可少的组成部分。TCP/IP 一词泛指这些协议，因此，有时也称 TCP/IP为网际协议群。互联网进行通信时，需要相应的网络协议，TCP/IP 原本就是为使用互联网而开发制定的协议族。因此，互联网的协议就是 TCP/IP，TCP/IP 就是互联网的协议。</code><font size=6>“</font></p>
</li>
</ol>
<h4 id="二、传输层的TCP和UDP"><a href="#二、传输层的TCP和UDP" class="headerlink" title="二、传输层的TCP和UDP"></a>二、传输层的TCP和UDP</h4><ul>
<li>传输层的两个代表作，TCP和UDP。<ul>
<li>TCP：<ul>
<li>TCP是面向连接的，可靠的流协议。实际上是TCP把数据看成一连串无结构的字节流</li>
</ul>
</li>
<li>UDP：<ul>
<li>UDP是面向报文的，所以不可靠，不能保证接收方一定能收到数据，但是可以在上层做一些重发机制，例如KCP。 UDP没有拥塞控制，因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低（对实时应用很有用，如IP电话，实时视频会议等）</li>
</ul>
</li>
<li>两者没有说谁优谁劣，只能说在特定的场景下，不同的协议适用对应的协议</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>#####　１．端口号</p>
<p>​        数据链路层和IP层中封装的地址分别是MAC地址和IP地址,前者用于区别是哪一台计算机, 后者用于在互联的计算机中的地址。那么在传输层中，TCP\IP也使用了端口来作为寻址的一个方式，目的是为了可以区别需要连接的服务应用。</p>
<p>​    <strong>1.1 根据端口号识别应用</strong></p>
<p>​            一台计算机上同时可以运行多个程序。传输层协议正是利用这些端口号识别本机中正在    进行通信的应用程序，并准确地将数据传输。</p>
<p>​    <strong>1.2 通过 IP 地址、端口号、协议号进行通信识别</strong></p>
<p>​            一台计算机上同时可以运行多个程序。传输层协议正是利用这些端口号识别本机中正在    进行通信的应用程序，并准确地将数据传输。</p>
<ul>
<li>所以TCP、UPD因为有协议号的原因是可以使用同一个端口的</li>
</ul>
<p>#####　2．TCP详解</p>
<p>​    <strong>2.1</strong> TCP三次握手</p>
<ul>
<li><p>由于TCP的全双工可靠的，面向连接的，那么必然回有连接的过程，连接过程我们称之为三次握手，顾名思义要做三次通讯</p>
</li>
<li><p>在socket编程中，这一过程由客户端执行connect来触发。</p>
<p><img src="../../images/%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B-TCPIP/image-20210508141300179.png" alt="image-20210508141300179"></p>
</li>
</ul>
<ul>
<li>客户端发起连接，发送一个有连接标志位的SYN = 1的协议表示连接，带上一个Server端需要确认的ack号J，J是随机生成的</li>
<li>服务端发送一个有连接标志位的SYN = 1表示连接客户端，并且顺带ack了客户端ack = J + 1，并且带有ACK = K用于确认</li>
<li>最后客户端确认收到服务端的ack和连接，回ack =  K + 1后</li>
<li>以上执行完毕后TCP双方连接成功！</li>
</ul>
<p>​    <strong>2.2</strong> TCP四次挥手</p>
<ul>
<li><p>由于TCP连接是全双工的，所以，每个方向都必须要单独进行关闭，既两端关闭连接。</p>
</li>
<li><p>四次挥手即终止TCP连接，就是指断开一个TCP连接时，需要客户端和服务端总共发送4个包以确认连接的断开。在socket编程中，这一过程由客户端或服务端任一方执行close来触发。</p>
<p><img src="../../images/%E7%BD%91%E7%BB%9C%E7%BC%96%E7%A8%8B-TCPIP/image-20210511170204526.png" alt="image-20210511170204526"></p>
<ul>
<li>上图为客户端主动断开连接发<code>FIN = 1 ack = J</code>的协议，实际上也可以是服务端断开和双方同时间点断开</li>
<li>服务端收到<code>FIN = 1</code>后，回一个<code>ack = J +１</code> </li>
<li>由于TCP是全双工的，必须要双方都发<code>FIN = 1</code>才叫结束连接，所以只要server一直不发，都可以往客户端传数据</li>
<li>服务端数据推完以后，往客户端发送<code>FIN = 1</code> 的消息，待客户端ACK</li>
<li>客户端回复完 ACK后，会等待一个2MSL的时间，之后再CLOSE!</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>​    <strong>2.3</strong> TCP十一种状态详解 </p>
<p>​    <strong>引用自：</strong><a href="https://blog.csdn.net/bestone0213/article/details/44872529" target="_blank" rel="noopener">https://blog.csdn.net/bestone0213/article/details/44872529</a></p>
<ul>
<li>全部11种状态<ul>
<li>客户端独有的：（1）SYN_SENT （2）FIN_WAIT1 （3）FIN_WAIT2 （4）CLOSING （5）TIME_WAIT 。</li>
<li>服务器独有的：（1）LISTEN （2）SYN_RCVD （3）CLOSE_WAIT （4）LAST_ACK 。</li>
<li>共有的:（1）CLOSED （2）ESTABLISHED 。</li>
</ul>
</li>
</ul>
<p>客户端状态时序:</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">CLOSED-&gt;SYN_SENT-&gt;ESTABLISHED-&gt;FIN_WAIT_1-&gt;FIN_WAIT_2-&gt;TIME_WAIT-&gt;CLOSED</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>服务端状态时序:</p>
<figure class="highlight plain"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line">CLOSED-&gt;LISTEN-&gt;SYN_RECD -&gt;ESTABLISHED-&gt;CLOSE_WAIT-&gt;LAST_ACK-&gt;CLOSED</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p><strong>状态基本描述：</strong></p>
<ol>
<li><strong>CLOSED</strong>:<code>关闭状态,初始大家的状态</code></li>
<li>*<em>LISTEN:   *</em><code>服务端监听端口状态</code></li>
<li><strong>ESTABLISHED:</strong> <code>建立连接</code></li>
<li><strong>SYN_SENT:</strong> <code>发起握手</code> </li>
<li><strong>SYN_RCVD :</strong><code>收到握手请求</code> </li>
<li><strong>FIN_WAIT_1:</strong><code>客户端发起断开连接后进入</code> </li>
<li><strong>FIN_WAIT_2:</strong><code>客户端收到服务端断开连接后进入</code> </li>
<li><strong>TIME_WAIT:</strong><code>收到对方结束协议以后，等待结束</code> </li>
<li><strong>CLOSE_WAIT:</strong><code>收到TCP结束协议回了ACK以后进入，等待自己发送中断协议</code> </li>
<li><strong>CLOSING :</strong><code>等待收到ACK</code> </li>
<li><strong>LAST_ACK :</strong><code>向原来中断连接方发送中断协议</code> </li>
</ol>
<p>​    <strong>2.4</strong> TCP知识点:</p>
<ol>
<li><p><strong>通过序列号与确认应答提高可靠性</strong></p>
<ul>
<li>在日常通讯中，发送方如何确保数据包发送一定成功呢，于是TCP引入了ACK机制，那么ACK消息的时候，接收方又如何知道告知发送方自己收到哪个数据包，这个时候就引用了序列号</li>
<li>在TCP中的ACK机制中，发送方是按照顺序给发送数据的每一个字节（8位字节）都标上号码的编号，接受方收到数据后，回一个ACK + 1,表示用于接受下一个序列号的数据</li>
</ul>
</li>
<li><p><strong>超时重传</strong></p>
<ul>
<li>超市重传，顾名思义就是，发送方发送数据后，数据丢失，或者ACK丢失，等待一个规定时间内无ACK，就重新发送</li>
</ul>
<figure class="highlight bash"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br><span class="line">5</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="comment">### 一些相关补充</span></span><br><span class="line">TCP 要求不论处在何种网络环境下都要提供高性能通信，并且无论网络拥堵情况发生何种变化，都必须保持这一特性。为此，它在每次发包时都会计算往返时间及其偏差。将这个往返时间和偏差时间相加，重发超时的时间就是比这个总和要稍大一点的值。</span><br><span class="line">在 BSD 的 Unix 以及 Windows 系统中，超时都以0.5秒为单位进行控制，因此重发超时都是0.5秒的整数倍。不过，最初其重发超时的默认值一般设置为6秒左右。</span><br><span class="line">数据被重发之后若还是收不到确认应答，则进行再次发送。此时，等待确认应答的时间将会以2倍、4倍的指数函数延长。</span><br><span class="line">此外，数据也不会反复地重发。达到一定重发次数之后，如果仍没有任何确认应答返回，就会判断为网络或对端主机发生了异常，强制关闭连接。并且通知应用通信异常强行终止。</span><br></pre></td></tr></table></figure>
</li>
<li><p><strong>窗口机制</strong></p>
</li>
</ol>
<ul>
<li>在TCP传输中，数据是以段为单位来传输的</li>
<li>在上述ACK机制中，如果一个段回一个ACK再传下一个段，这样太依赖ACK的返回，万一ACK丢失后，容易出现阻塞 ，其他数据到不了接收方，这是不能忍受的。</li>
<li>于是乎TCP使用了窗口这种机制，大致实现就是不等待ACK，直接发X个段，当同一ACK到3次后重传</li>
</ul>
<p>​    <strong>2.5</strong> TCP报文</p>
<h5 id="3-TCP小结"><a href="#3-TCP小结" class="headerlink" title="3. TCP小结"></a>3. TCP小结</h5><p><a href="https://blog.csdn.net/guanghuichenshao/article/details/81916277" target="_blank" rel="noopener">https://blog.csdn.net/guanghuichenshao/article/details/81916277</a></p>
<ul>
<li>TCP是全双工的、可靠的、面向流的连接</li>
<li></li>
</ul>
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              <p class="site-author-name" itemprop="name">heyaojia</p>
              <p class="site-description motion-element" itemprop="description">游戏行业的一枚小鲜肉</p>
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  <span class="author" itemprop="copyrightHolder">heyaojia</span>

  

  
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